Fundamentos e Aplicacións da Hidráulica Industrial

Hidráulica: Principios Fundamentais

A hidráulica é a disciplina que estuda a transmisión de forzas e movementos mediante líquidos. A hidromecánica, pola súa banda, divídese en dous campos principais:

• Hidrostática: Estuda os fluídos en repouso.
• Hidrodinámica: Estuda os fluídos en movemento.

Transformación da Enerxía nunha Instalación Hidráulica

O proceso de transformación enerxética nun sistema hidráulico segue a seguinte secuencia:

1. Enerxía Eléctrica (subministrada á instalación)
2. Motor (converte a enerxía eléctrica en mecánica)
3. Enerxía Mecánica (xerada polo motor)
4. Bomba (transforma a enerxía mecánica en hidráulica)
5. Enerxía Hidráulica (no fluído)
6. Elementos de Regulación e Distribución (válvulas, etc., que controlan o fluxo da enerxía hidráulica)
7. Enerxía Hidráulica (dirixida aos actuadores)
8. Elementos de Traballo (actuadores como cilindros ou motores hidráulicos, que converten a enerxía hidráulica en mecánica)
9. Enerxía Mecánica (realizando o traballo final)

Vantaxes da Hidráulica

1. Transmite grandes forzas e momentos de xiro con elementos de tamaño reducido.
2. As forzas adáptanse ás necesidades específicas da aplicación.
3. Pódense iniciar movementos lineais e xiratorios a plena carga.
4. Permite unha graduación continua e sinxela da velocidade, do momento ou da forza.
5. Ofrece unha protección eficaz contra sobrecargas.
6. É útil tanto para movementos rápidos e controlados como para movementos de precisión moi lentos.
7. Posibilidade de acumulación de enerxía mediante gases.

Desvantaxes da Hidráulica

1. Posibilidade de contaminación por fugas e perigo de incendio.
2. Sensibilidade á suciedade e partículas.
3. Perigo ocasionado por altas presións.
4. Sensible á temperatura debido a cambios na viscosidade do fluído.

Aplicacións da Hidráulica

1. Hidráulica Industrial: Utilizada en industria pesada, prensas, etc.
2. En construcións fluviais e marítimas: Comportas, pontes, esclusas.
3. Hidráulica Móbil: Maquinaria de obra pública e agrícola.
4. Industria Espacial e Aeronáutica: Trens de aterraxe, antenas.
5. En barcos: Timóns, guindastres.

Conceptos de Presión en Hidráulica

Os fluídos hidráulicos poden estar sometidos a dous tipos principais de presión:

• Presión Hidrostática: É a presión que xorde nun líquido como consecuencia da súa masa e da súa altura. Aínda que fundamental na hidrostática, adoita ser desprezable en comparación coas presións de traballo nos sistemas hidráulicos de potencia.
• Presión Xerada por unha Forza Exterior: Esta depende da magnitude de dita forza e da superficie sobre a que esta se aplica. É a presión de traballo nos sistemas hidráulicos.

Propagación da Presión (Principio de Pascal)

A presión producida por unha forza externa transmítese de forma igual a todos os puntos do recipiente, polo tanto, todos os puntos teñen a mesma presión. Este é o coñecido Principio de Pascal.

Cavitación

A cavitación prodúcese cando un líquido pasa por unha arista afilada a gran velocidade, provocando unha descompresión. A partir dunha determinada presión (aproximadamente -0.3 bar de presión relativa, ou por debaixo da presión de vapor do fluído), fórmanse burbullas de vapor ou aire no aceite. Se a presión volve subir bruscamente, o aceite invade o volume ocupado polas burbullas, provocando a súa implosión e, consecuentemente, a cavitación. Este fenómeno orixínase principalmente por picos de presión e, en casos específicos, por combustión espontánea de mesturas aceite-aire (como pode ocorrer en sistemas diésel).

Fluídos Hidráulicos

Os fluídos hidráulicos son o medio de transmisión de enerxía e deben cumprir unha serie de funcións esenciais:

• Transmisión de presión de forma eficiente.
• Lubricación dos elementos móbiles do sistema.
• Disipar calor xerado durante o funcionamento.
• Protexer contra a corrosión os compoñentes internos.
• Eliminar partículas abrasivas (mediante filtración).

Propiedades dos Fluídos Hidráulicos

Para un rendemento óptimo, os fluídos hidráulicos deben posuír as seguintes propiedades:

• Baixa densidade.
• Pouca compresibilidade.
• Boa viscosidade en función da temperatura e presión.
• Boa resistencia ao envellecemento.
• Baixa inflamabilidade.
• Compatibilidade cos elementos do sistema (especialmente xuntas).
• Capacidade para segregar o aire.
• Non formar escuma.
• Resistencia ao frío.
• Protección contra o desgaste e a corrosión.
• Capacidade de segregación da auga.

Tipos de Fluídos Hidráulicos

Os fluídos hidráulicos clasifícanse principalmente en:

• Aceites Hidráulicos: Xeralmente a base de aceites minerais (clasificacións como HL, HLP, HV).
• Aceites Dificilmente Inflamables: Poden ser acuosos ou anhídricos (clasificación HF).

Conducións Hidráulicas

As conducións son os elementos encargados de transportar o fluído hidráulico. Clasifícanse en:

• Conducións Principais:
  • De aspiración (desde o depósito á bomba).
  • De presión (desde a bomba aos actuadores).
  • De retorno (desde os actuadores ao depósito).
• Conducións Secundarias:
  • De drenaxe.
  • De pilotaxe.

Tipos de Tubos e Conexións

1. Tubos GAS: Son tubos de aceiro, medidos en polgadas, con grosor especificado en Schedule. Utilizan roscas cónicas con peche seco.
2. Tubos Milimétricos: Son sen costuras e pódense dobrar. As súas roscas non son cónicas, o que permite montalos e desmontalos facilmente. A súa especificación realízase polo diámetro exterior e péchanse mediante accesorios. Os tipos de unións roscadas inclúen: abocardadas, roscadas sen abocardar e de rosca cilíndrica con xunta tórica.
3. Tubos Flexibles: Empréganse para elementos móbiles onde non se poden usar tubos ríxidos. Reducen ruídos e vibracións. Xeralmente constan de 3 capas. É crucial que non estean tensos para evitar tiróns. A unión realízase mediante racores roscados ou acoplamentos fixos.

Tipos de Fixacións para Conducións

• Acoplamento roscado.
• A presión (o máis utilizado).
• Con abrazadeiras (para baixa presión).
• Enchufable (para baixa presión).

Terminais para a Conexión

• Porca de conexión.
• Extremo para tubo.
• Rosca externa.
• Boquilla para brida SAE.

Acumuladores Hidráulicos

Os acumuladores son dispositivos deseñados para almacenar un certo volume de líquido a presión, entregándollo ao sistema cando sexa necesario.

Tipos de Acumuladores

• De peso.
• De resorte.
• De pistón.
• De vexiga.
• De membrana.

Aplicacións dos Acumuladores

• Reserva de fluído a presión ou reserva de enerxía.
• Absorber pulsacións e golpes de presión.
• Compensar fugas no sistema.
• Actuar como fonte auxiliar de enerxía.
• Servir como amortecedor de golpe de ariete.

Equipos de Medida en Sistemas Hidráulicos

Para o control e monitorización dos sistemas hidráulicos, utilízanse diversos equipos de medida:

• Manómetros (para medir presión).
• Termómetros (para medir temperatura).
• Indicadores de nivel (para o nivel de fluído no depósito).
• Presostatos (para control de presión).
• Termostatos (para control de temperatura).
• Caudalímetros (para medir o fluxo do fluído).